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随着世界工业的飞速发展,能源消耗成倍增加,世界性能源危机日益严重。在这种情况下,各国都加紧了对石油资源的勘探工作。 在石油勘探中,由于地震勘探方法具有较高的精确度和分辨率,因而在石油勘探领域获得了广泛的应用。地震法石油勘探技术是通过对采集到的大量声回波时差信号的分析来勘查地下油气资源分布的。在该方法中,引爆与数据采样、记录的远程高精度时间同步是关键技术之一。实现该项同步技术的装置称作爆炸机或编译码器。在地震勘探仪器中,编译码器起着非常重要的作用。 本论文介绍了目前国内外编译码器的发展现状,全面分析、阐述了编译码器的工作原理,特别分析了编译码器的关键技术和技术难点。在论文中,详细介绍了编译码器的整体方案、硬件电路和软件功能的设计。最后介绍了编译码器的实验情况。 本课题研制的编译码器将编码器功能、译码器功能和系统配置功能集于一体。仪器的时钟信号(TB)与点火信号(FIRE)之间的同步精度优于±20μs,点火起爆电压300～600V可调,通讯距离大于8km,可实时在线监测物理参数,具有增益可调整的数字井口、故障自诊断等功能。仪器的技术性能达到或超过了国外最新同类产品的水平。 编译码器采用了两大核心技术:高速、高性能微处理器Atmega128和复杂可编程逻辑器件(CPLD)技术——EP1K50TI144-3。应用Atmega128完成了系统的宏观管理、控制等功能。应用CPLD完成了Atmega128总线接口逻辑、通讯编解码逻辑、爆炸控制时序逻辑、中断管理逻辑,以及键盘、LCD显示等外围电路的接口逻辑。在电路系统中还应用了模数、数模转换技术、电源管理和信号隔离技术、可编程增益放大技术、无线通讯技术,以及可编程高压充放电控制技术等。采用曼彻斯特编码实现了无线同步数据传输。根据微处理器和CPLD技术的特点,对系统的软硬件功能进行了合理的划分,实现了高精度时间同步功能。 用C语言编写了软件程序,实现微处理器对系统的管理和控制。采用VHDL硬件描述语言和原理图输入方式进行了CPLD内部硬逻辑设计,实现了高速复杂逻辑功能单元的并行处理,以及高速、高精度的数据采集处理和精确的时间控制。 仪器采用4键操作,以及液晶汉化显示和多级菜单显示结构,操作简单、方便,人机界面友好。